Исследовательская работа "Математика и спорт. Три точки соприкосновения"

РОССИЯ, ХМОА-ЮГРА,

ТЮМЕНСКАЯ ОБЛАСТЬ, П.Г.Т.БЕРЕЗОВО

МБОУ БЕРЕЗОВСКАЯ СОШ

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

 «МАТЕМАТИКА И СПОРТ.

ТРИ ТОЧКИ СОПРИКОСНОВЕНИЯ»

Авторы работы: команда 5 класса «Знатоки ИКС»

Андриевских Юлия, Гатауллина Яна,

Клементьева Диана, Попова Ирина,

Овчаренко Анатолий

Руководитель: Ковалева Татьяна Анатольевна

учитель математики

БЕРЕЗОВО

2013

Аннотация

В школе каждый ученик занимается математикой, вне школы многие из них занимаются спортом, но к сожалению мало кто из ребят задает себе вопрос: «Взаимосвязаны ли математика и спорт?»

 Математика дает нам новые изобретения (гаджеты), спорт – нет. Получается что спорт не интеллектуален?! Есть ли точки соприкосновения между математикой и спортом?

На этот вопрос попытаемся найти ответ в представленной работе.

Исследователь поставил перед собой цель:  выяснить как взаимосвязаны математика и спорт. Найти три точки соприкосновения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Систематизировать и обобщить знания о взаимосвязи математики и спорта
2. Привести примеры применения математики в различных видах спорта (на основе собственных примеров).
3. Показать  значимость и актуальность этой взаимосвязи на данном этапе развития нашего общества.

Для решения проблемы гипотезой исследования стало следующее предположение: если правильно применять знания  математики, то можно достичь высоких результатов в спорте.

В работе использовались следующие методы исследования:

1. изучение литературы
2. использование интернет-ресурса при изучении вопроса
3. видеосъемка
4. моделирование;
5. анализ и синтез;
6. тестирование.
7. обобщение собранного материала
8. защита исследовательской работы.

Исследовательская работа «Математика и спорт. Три точки соприкосновения проводилась в течении двух месяцев. Материал изложен в доступной форме, предположения подтверждены конкретными примерами учащихся. Связь между математикой и спортом

установлена. На основе проведения пороса общественного мнения найдены «Три точки соприкосновения математики и спорта». Материалы данной работы могут использоваться во

внеурочной деятельности по предмету математика и физическая культура. Цель исследовательской работы достигнута.

План исследования

Проблема-вопрос «Математика и спорт. Три точки соприкосновения»

Описание работы.

Математика и спорт, казалось бы, далеки друг от друга. Но это только на первый взгляд. Лишь по разумению многим юношам и девушкам занятия точными науками и спортом представляются мало совместимыми. Среди школьников, способных и умных, встречается несколько пренебрежительное отношение к физкультуре, спортивным играм, к регулярным физическим нагрузкам. В то же время многие представители различных наук и, в частности, математики и физики старшего поколения с большим вниманием относятся к своим спортивным занятиям. Знают они, что занятия спортом способствуют гармоническому развитию личности, что спорт закаляет человека физически и духовно.

Ни для кого не секрет, что занятие спортом благотворно влияют на умственную деятельность и психику человека, укрепляют его волю. Этот факт бесспорен для многих ученых. Занимающихся плаванием, теннисом, бегом, лыжами, альпинизмом.

Можно утверждать, что удивительное творческое долголетие многих наших выдающихся математиков и физиков обеспечивается их дружбой со спортом.

    Следует назвать многих крупных ученых — Б. Понтекорво, Дж. Литлвуда, Р. Пэли — сочетавших науку со спортом. Нильс Бор и Харольд Бор играли в классной футбольной команде, Нильс Бор был отличным лыжником, Альберт Эйнштейн увлекался вождением яхт. О математиках и физиках — об альпинистах можно было  бы написать целую книгу.  Чарли Чаплин, писал, что в минуты тяжелых переживаний и неприятностей он брал ракетку, отправлялся к тренировочной стенке и  бил  о  нее  час — два  мячом,   пока   не  становилось   легче на душе и не возвращалось спокойствие.

Если сравнить детей, получивших физическое воспитание, с  детьми, которые не увлекались спортом, то можно  заметить,  что  первые  легче   преодолевают   трудности   в   жизни, учебе, успешнее борются с болезнями.

Хорошо известно, что спорт является неисчерпаемым источником весьма интересных и трудных проблем, к которым имеют прямое отношение многие науки: медицина, биомеханика, гидродинамика и аэродинамика, социология, статистика и другие. Эти проблемы изучают, решают, о них рассказывают специалисты из соответствующих областей знаний.

Именно поэтому нас заинтересовала тема «Математика и спорт. Три точки соприкосновения».

Цель работы: выяснить как взаимосвязаны математика и спорт. Найти три точки соприкосновения.

Задачи:

4. Систематизировать и обобщить знания о взаимосвязи математики и спорта
5. Привести примеры применения математики в различных видах спорта (на основе собственных примеров).
6. Показать  значимость и актуальность этой взаимосвязи на данном этапе развития нашего общества.

Гипотеза: если правильно применять знания  математики, то можно достичь высоких результатов в спорте.

Методы исследования:

9. изучение литературы
10. использование интернет-ресурса при изучении вопроса
11. видеосъемка
12. моделирование;
13. анализ и синтез;
14. тестирование.
15. обобщение собранного материала
16. защита исследовательской работы.

Исследовательскую работу  «Математика и спорт. Три точки соприкосновения» мы начали с изучения литературы по различным видам спорта,  такие как волейбол, баскетбол, полиатлон.  

Волейбол: В 1895 г. Вильям Дж. Морган, преподаватель физической культуры колледжа в г. Холиок, предложил занимающимся среднего и старшего возраста новую игру: перебрасывать  наполненную воздухом камеру от баскетбольного мяча через теннисную сетку, которую он подвесил на высоту 197 см. В 1896 г. ее продемонстрировали в г. Спрингфилде на конференции Союза христианской молодежи, профессор Альфред Т. Хальстед  дал ей название «волейбол», что в переводе с английского означает «летающий мяч». В настоящее время волейбол стал одним из самых распространенных видов спорта.

Баскетбол: Баскетбол, пожалуй, единственный из популярных видов спорта, дата и место возникновение которого доподлинно известны. Уже, будучи преподавателем физкультуры, профессором колледжа в Спрингфелде, Джеймс Найсмит столкнулся с проблемой создания игры для зимы штата Массачусетс, периода между соревнованиями по бейсболу и футболу.

Найсмит полагал, что в связи с погодой этого времени года, лучшим решением будет изобрести игру для закрытых помещений. Найсмит хотел создать подвижную игру для студентов Школы Христианских Рабочих, которая предполагала бы не только использование исключительно силы. Он нуждался в игре для закрытого помещения и относительно малого пространства. И вот, в декабре 1891 года, Джеймс Найсмит представил своему гимнастическому классу в Спрингфилде (YMCA) свое безымянное изобретение. Меньше чем за час, Джеймс Найсмит, сидя за столом в своем офисе в YMCA, сформулировал тринадцать правил баскетбола.

Полиатлон: Современный полиатлон – это комплексные спортивные многоборья, целью которых является развитие у занимающихся основных функциональных систем физических качеств и прикладных навыков.

Современная молодежь стремится к здоровому образу жизни. В частности, это выражается в том, что молодые люди желают заниматься физической культурой и спортом, поднимая уровень своих физических возможностей и заполняя досуг полезными и интересными соревнованиями. Именно полиатлон решает данные задачи. Таким образом, полиатлон имеет большое прикладное значение для спортсменов не состоявшихся в других видах спорта – позволяет продлевать спортивное долголетие и показывать высокие спортивные результаты. Позволяет раскрыться спортсмену и проявить себя сразу в нескольких видах спорта.

Для того чтобы выяснить как математика проявляется в выше перечисленных видах спорта мы встретились с тренерами-преподавателями, которые во время интервью отвечали на вопрос «Как применяются знания по математике в том виде спорта которому они отдают предпочтение уже на протяжении нескольких лет?»:

- тренер-преподаватель по волейболу Татьяна Ивановна Попова в своем интервью отметила: «Волейбол как вид спорта относится к игровым видам спорта и прежде всего он построен на точности, на точности принятия решения. Игра – волейбол обязательна связана с  психологией,  то есть должны быть крепкие нервы, что куется на протяжении всех лет обучения детей игре в волейбол и из которого создается опыт игры.

Но мы остановимся на точности: у нас прежде всего ограничена площадь, и сложность состоит в том что у игрока нет возможности долго размышлять, поэтому на протяжении многих лет мы отрабатываем именно точность, технику.» Из интервью с Татьяной Ивановной мы сделали вывод, что математика – это точная – наука, а волейбол – это точность.

- тренер-преподаватель по баскетболу Валентин Витальевич Кузько: «Знания математики применяются в командной игре - баскетбол при изучении различных видов бросков: средних, дальних, штрафных. Ребята учатся быстро считать очки, складывать, запоминать. Также математика помогает нам в тактических действиях: например за некоторые доли секунды ребенок должен сориентироваться, принять решение, правильно сделать передачу или совершить бросок.»

После встречи мы пришли к выводу: математика-логическое мышление, баскетбол – знание тактических схем, в которых несомненно нужна логика мышления. 

Также мы встретились с кандидатом в мастера спорта по полиатлону  Струцкой Татьяной, которая рассказала, как она в своей спортивной жизни использует знание математики: «Знания математики в лыжном спорте нужны для того чтобы когда мы едем на дистанции мы правильно могли рассчитать правильно рассчитать время чтобы хорошо провести гонку, также когда мы делаем силовую работу мы рассчитываем количество тех или иных заданий, сколько сделали за день в итоге мы подсчитываем сколько сделали за неделю.»

Встреча с Татьяной нам помогла прийти к выводу, что математика это прежде всего различные виды мыслительной деятельности, и в свою очередь полиатлон это разичлные виды физической деятельности.

Так как  интервью с Татьяной проходил во время проведения «Лыжня России -2013», то мы побеседовали с любителями лыжного спорта и у них поинтересовались, есть ли взаимосвязь между математикой и спортом. «Сегодня много детей на спортивном стадионе, которые хотели бы показать свои достижения в лыжном спорте. Лыжный спорт и математика между ними огромная и непосредственная связь потому что когда человек бежит на лыжах у него мобилизуются все  системы органов у него хорошо работает дыхательная система, сердечная система, мышечная система в результате чего у него лучше начинают работать мозги. Улучшаются  и ускоряются все нервные процессы поэтому чем человек чаще встает на лыжню тем повышается его интеллект, который необходим на занятиях математики.» - говорит Татьяна Михайловна Гладкая, любитель лыжного спорта.

Для того чтобы ответить на вопрос «Три точки соприкосновения?» мы провели анкетирование среди учащихся 8-11 классов, любителями лыжного спорта, тренерами-преподавателями. Мнения у всех были различными, некоторые респонденты к нашему сожалению затруднились ответить на наш вопрос, так как не видели взаимосвязи между математикой и спортом. (Приложение № 1)

В результате нашего исследования  мы пришли к выводу, что три точки соприкосновения: скорость, время и расстояние. По каждому из направлений мы попытались

указать эти точки.

В целях подтверждения гипотезы на основе личных примеров показали как применяем знание математики в спорте.

Математика на уроках физической культуры:

Многие спортсмены, как и я, думают, что спорт связан с математикой. Чтобы это доказать я представлю несколько доказательств.

Первое доказательство – это измерение пульса. На графике 1 представлен мой пульс на одном из уроков физической культуры. Есть два способа измерения пульса: клинастотический  (измерение стоя) и артостатический (измерение лежа). (Приложение №2)

Второе доказательство-это измерение дыхания. На графике 2 я проиллюстрировал как изменяется частота дыхания. (Приложение №3)

При занятиях физической культуры очень важно контролировать состояние здоровья. Как это правильно отследить нам непосредственно помогают знания по математике.

Акробатика и математика:

Математика нужна везде и в работе, и в учебе она нужна и в спорте.

Я хожу на акробатику, и там всегда нужна математика, чтобы узнать сколько раз сделать то или иное упражнение и по сколько секунд.

Я занимаюсь в паре, это когда один человек делает упражнения с другим. Для этого нужно знать, какой вес и возраст тебе подходит.

Мне подходит девочка на шесть лет младше меня, а вес ее должен составлять не более двадцати пяти килограмм.

За три месяца я научилась делать сальто вперед, заниматься в паре и многое другое.

Математика нужна, это знают и взрослые и дети.

Народные танцы. Как рассчитать время?

Математика похоже оставила и здесь свой след. Да, да ведь в танцах тоже она нужна. К примеру, надо рассчитать время в танце. Допустим танец «Таркантелла».

Когда я его танцевала од длился 1 минуту 50 секунд. Попробуем рассчитать время посекундно!

1. Выход основным шагом не более 32 секунд.
2. Переходы, разные движения в начале длятся не менее 50 секунд.
3. Расхождение от двух точек и основные движения длятся 43 секунды.
4. Уход 7 секунд.

Итого получаем 1 минуту 50 секунд.

Я считаю, что спортивные танцы – это математическое искусство, потому что люди в бесконечных тренировках под счет оттачивают все па. Ну и, конечно же, это спорт, потому что цель всех тренировок - участие в соревнованиях.

В подтверждении нашей гипотеза: если правильно применять знания  математики, то можно достичь высоких результатов в спорте. Мы хотим привести в пример достижения  кандидатки в мастера спорта по полиатлону Струцкуой Татьяны, воспитанницы детско-юношеской спортивной школы.

Татьяна на примере ведения дневника показала, как применяются математические знания в полиатлоне (Приложение № 4). Рассказала, что именно правильно спланированная деятельность помогает ей добиваться высоких результатов в спорте. «Это как и в математике, правильно спланированный ход решения, приведет к верному результату»: говорит Татьяна.

По мнению специалиста, в настоящее время подготовка спортсменов с использованием математических методов при расчете тренировок применяется только на уровне олимпийских сборных. При подготовке олимпийских спортсменов применяются специальные программно - аппаратные методы оценки состояния спортсменов – расчет выхода на пик спортивной формы строится на основании анализа крови спортсменов до и после тренировок, физических параметров и т.д. С помощью специальных программных комплексов рассчитывается рацион питания.

На более низком уровне подготовки (региональные, районные сборные) к сожалению, математические методы в подготовке спортсменов не применяются, возможно, в связи высокой стоимостью оборудования/оснащения.

За последние десятилетия произошли существенные изменения условий жизни, произошел качественный скачок в образовании, особенно в области точных наук. Возросший поток информации увеличил психологические нагрузки в сфере служебных обязанностей; занятия в школе стали более напряженными. Новые условия жизни, учебы и работы требуют от молодежи  определенной психологической и физической устойчивости.  Ученым, занятым творческой работой, известны и радость открытия, и напряженный труд,  и усталость, которая сопутствует  периодам  напряженной  работы.  

Еще Норберт  Винер писал: «Интенсивная исследовательская работа изматывает до предела. Если ученый лишится возможности отдыхать с такой же полнотой, с которой он отдается работе, это сразу же скажется на качестве его статей».   Многие стремятся к «разрядке умственной напряженности». Однако разные люди эту разрядку обретают различными путями. Одни увлекаются шахматами (шахматное искусство достойно мудрых!), другие — эпизодическими прогулками и очень немногие — физической культурой.

Поклонникам интеллектуальных игр полезно знать, что в спорте  и спортивных  играх  ум, образование, расчет — вещи  далеко не лишние.

Вывод

Так в результате нашей работы мы сделали следующие выводы:

- в спорте и математике можно определить три точки соприкосновения: скорость, время и расстояние;

-спорт  это интеллектуальный род занятий, практическая математика помогает добиваться высоких спортивных результатов.

- наша гипотеза подтвердилась: если правильно применять знания  математики, то можно достичь высоких результатов в спорте.

Список используемой литературы

Приложение № 1

Результаты проведение опроса общественного мнения.

Вопрос: Назовите три точки соприкосновения математики и спорта.

Приложение № 2

Измерение пульса.

Основной целью оздоровительной тренировки является увеличение работоспособности сердца и кровообращения. Поскольку сердце – самое уязвимое звено в тренирующемся организме, то наблюдение за его состоянием особенно важно. Во-первых, знание резервных возможностей своего сердца позволяет сделать безопасными и эффективными используемые нагрузки. Во-вторых, контроль за развивающимися в процессе занятий изменениями в сердечно-сосудистой системе позволяет выяснить, насколько успешно эта задача решается.

Перед началом систематическими занятиями физическими упражнениями надо проверить исходный уровень тренированности. Уровень подготовленности организма определяется работоспособность сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Для их оценки существует достаточно много точных методов и функциональных проб. Наиболее доступным показателем деятельности сердечно-сосудистой системы является пульс. 

Состояние нервной регуляции сердечно-сосудистой системы позволяют оценить пробы с переменой положения тела (ортостатическая и клиностатическая пробы).

Ортостатическая проба. В положении лежа подсчитывается пульс за 10 с и умножается на 6. Затем нужно спокойно встать и подсчитать пульс в положении стоя. В норме превышение его не составляет 10-14 уд./мин. Учащение до 20 ударов расценивается как удовлетворительная реакция, свыше 20 – неудовлетворительная. Большая разница в частоте сердечных сокращений при переходе их положения в положении стоя говорит об утомлении или недостаточном восстановлении после физической нагрузки.

Клиностатическая проба. Выполняется в обратном порядке: при переходе из положения стоя в положение лежа. В норме пульс уменьшается на 4-10 уд./мин. Большое замедление – признак тренированности.

Приложение № 2

Измерение пульса.

Приложение № 3

Измерение дыхания.

Приложение № 4.

Дневник тренировок Струцкой Татьяны.